Elektrofora iekārta darbojas kā nepārtraukts elektriskās enerģijas avots. Šo ierīci bieži izmanto kā palīgierīci dažādu elektrisku parādību un efektu demonstrēšanai. Bet kāds ir tā dizains un funkcijas?
Mazliet no izgudrojumu vēstures
Elektrofora iekārtu 1865. gadā izstrādāja vācu fiziķis Augusts Teplers. Interesanti, diezgan neatkarīgi cits eksperimentālais zinātnieks Vilhelms Golcs izgudroja līdzīgu dizainu, bet vēl perfektāku, jo viņa aparāts ļāva iegūt lielas potenciālu atšķirības un varēja kalpot kā līdzstrāvas avots. Turklāt Goltsev mašīnas dizains bija daudz vienkāršāks. Deviņpadsmitā gadsimta beigās angļu eksperimentētājs elektrības un mehānikas jomā Džeimss Vimsērsts uzlaboja iekārtu. Un līdz pat šai dienai tieši viņa versija (kaut arī nedaudz modernāka) tiek izmantota, lai demonstrētu elektrodinamiskos eksperimentus, pateicoties spējai radīt milzīgu atšķirību.potenciāls starp kolekcionāriem. Elektrofora iekārtu jau divdesmitā gadsimta četrdesmitajos gados uzlaboja zinātnieks Ioffe, kurš izstrādāja jauna veida elektrostatiskos ģeneratorus, lai darbinātu rentgena iekārtu. Lai gan Vimsērstas mašīna pašlaik netiek izmantota tiešam elektroenerģijas ražošanas uzdevumam, tā ir vēsturiska ekspozīcija, kas ilustrē inženierzinātņu attīstības un zinātnes un tehnoloģijas progresa vēsturi.
Elektrofora iekārtas dizains
Šī iekārta sastāv no diviem diskiem, kas griežas viens pret otru. Elektrofora mašīnas darbs ir tieši šādas dubultās savstarpējās rotācijas īstenošanā. Uz diskiem ir viens no otra izolēti vadoši segmenti. Ar abu disku sānu apšuvuma palīdzību tiek veidoti kondensatori. Tāpēc elektrofora iekārtu dažreiz sauc par kondensatora iekārtu. Uz diskiem ir neitralizatori, kas ar birstīšu palīdzību novirza lādiņus no disku pretējiem elementiem uz zemi. Kolekcionāri atrodas kreisajā un labajā pusē. Tieši uz tiem nonāk ģenerētie signāli, ko ķemmes uztver no aizmugurējiem un priekšējiem diskiem.
Kas ir Leidenes krasti?
Daudzos gadījumos kondensatoros uzkrājas lādiņi. Tos sauc par Leiden bankām. Pēc tam ir iespējams reproducēt daudz spēcīgākas izlādes un dzirksteles. Katra kondensatora iekšējās plāksnes ir savienotas ar vadītājiem atsevišķi. Otas, kas pieskarasdisku sektori ir apvienoti ar Leidenes burku iekšējo oderi. Visa konstrukcija pašlaik ir uzstādīta uz plastmasas plauktiem. Kopā ar Leyden burkām mašīnas daļas tiek nostiprinātas uz koka statīva. Ņemot vērā dizaina skaidrību, elektrofora iekārtu ar savām rokām var izgatavot pavisam vienkārši. Pat cilvēks, kuram nav speciālas tehniskās izglītības, var to salikt un darbināt savam priekam.
Kas ir elektrofora iekārtas pamatā?
Izmantojot abu disku savstarpējo piepūli - tas ir galvenais princips šajā ierīcē. Potenciālu starpības un pēc tam izlādes un dzirksteles efekts tiek panākts, pareizi izkārtojot sektorus. Protams, ir izstrādes, kurās tiek izmantoti tukši diski, taču tie nedod līdzīgu efektivitāti. Šādus dizainus bieži izmanto mazās izglītības iestādēs. Attālumam starp šādas ierīces kā elektrofora iekārtas diskiem ir izšķiroša nozīme, un tam ir būtiska ietekme uz vajadzīgā sprieguma sasniegšanu kondensatoros.
Kāds ir iekārtas darbības princips?
Kopš izgudrošanas (un šis ir astoņpadsmitā gadsimta sākums), elektrofora iekārta ir piedzīvojusi daudzas izmaiņas. Bet galvenā doma paliek. Mašīnas konstrukcijas pamatā ir diski ar līmētām plāksnēm (metāla sloksnēm). Pieliekot noteiktu mehānisku spēku, izmantojot siksnas piedziņu, tos var pagriezt dažādos virzienos, pretēji viens otram. Uz viena vākadisks kļūst pozitīvi uzlādēts. Tas piesaistīs sev vēl vienu lādiņu (negatīvu). Pozitīvais iet caur vadītāju ar sukām (neitralizators), kas pieskaras pretējai oderei. Pagriežot diskus, iegūstam līdzīgus lādiņus kā oriģinālajiem. Bet tie jau ietekmēs citas oderes. Ņemot vērā, ka diski griežas pretējos virzienos, lādiņi plūst uz kolektoriem. Šādā demonstrācijas aparātā kā elektrofora iekārta darbības princips ir balstīts tieši uz šo brīdi. Uz abu disku birstēm, kas nepieskaras to virsmai un atrodas malās, lādiņi kādā brīdī kļūst tik milzīgi, ka gaisa telpā notiek pārrāvums un izslīd elektriskā dzirkstele. Tāpēc kolektoriem var pievienot dažādu jaudu papildu kondensatorus, kas piešķirs izlādes efektam lielāku skaistumu.
